FEMLAB 사용법

FFMLAB 2.3은 MATLAB을 기본으로 하는 프로그램으로 MATLAB이 설치된PC에서 설치가능하고 GUI(graphical user interface)방식을 사용하므로 사용

자가 손쉽게 전산모사를 할 수 있다. 또 전산모사로 얻은 결과에 대해 사용자가원하는 변수에 대한 시각화가 간편하다. 이러한 장점을 가진 FEMLAB를 간단

한 예를 통해 사용법을 숙지하고자한다

. 1. 강제 및 자연 대류 열전달

가. 모델 배경

유체장에서 열교환기를 가진 유체의 흐름 문제로써 밑에서 위로 20℃의유체(물)가 5×10-3 로 흐르는 상압상태로 나가는 용기에 직경 0.5cm인 여러개의 Heating tube(30℃)를 유체의 흐름방향의 수직방향으로 설치하였을때 Heating tube 주위에서의 열의 분포와 유체의 거동을 알아보고자 한다. 아래 그림은 문제의 시스템을 시각화한 그림이다.

• 먼저 이 문제를 전산모사하기 전에 첫 번째로고려할 점은 시스템의 차원(dimension)를 결정하는 것이다. 차원을 결정하기 위한 방법은 문제의 단순화 과정을 통하여 얻을 수 있다. 여기서는 용기 벽에서의 온도, 유체의 거동 영향을 무시한다고 가정하였다. 따라서 열교환기의 방향즉 유체 흐름의 수직방향으로는 모두 같은 결과를 갖는다고 할 수 있으므로 유체가 흐르는 방향만 고려하면 되기 때문에 유체가 흐르는 방향과수직방향만을 생각하여 2D라 결정하였다.

차원이 결정이 되면 대칭성을 찾아 geometry를 결정하게 된다. 이 문제의 경우 Heating tube를 중심으로 좌우 대칭성을 쉽게 찾을 수 있다.그림에서 점선으로 표시한 부분을 geometry로 정해 전산모사를 한다.

나. 지배방정식

이 경우 두가지 물리적인 현상을 가진 모델로 열교환기주위에서의 온도 분포와 유체의 거동을 알기 위해서 편미분방정식(PDE, Partial Difference Equation)으로 Incompressible Navier-Stokes 식과 Heat transfer 식을 적용하였다.

두 가지 식은 4개의 미지의 변수를 갖는다. 속도장에서 속도의 x성분인 , y성분인 , 그리고 압력 , 온도 가 있다. 이 4가지 변수는 구배(gradient)를 가지며 x성분과 y성분이 서로 상호관계를 가지고 있다.

먼저 단일성분의 Incompressible Navier-Stokes 식은 다음과 같다.

여기서 는 volume force, 는 유체의 밀도(density), 는 동점도(dynamic viscosity)이다.

다음으로 Heat transfer 식은 에너지 보존식으로 에너지의 변화는 heat source 와 heat flux의 차로 표현할 수 있다.

여기서 는 유체의 열용량(heat capacity), 는 유체의 밀도(density)이다. 괄호안은 heat flux vector로 확산과 대류항의 합으로 표현되고 대류항은 속도벡터( )에 비례한다. 또, 는 heat source이다.

이 Incompressible Navier-Stokes 식과 Heat transfer 식은 속도벡터에 의해 상호연관되어있다.

다. FEMLAB에서의 모델 수립

1) FEMLAB에서 PDE 적용차원(dimension)과 geometry이 정해지고 적용하고자하는 PDE를정하였으므로 이제 FEMLAB에 적용해보도록 하자.

․ 우선 FEMLAB를 실행시키기 위해서는 바탕화면의 FEMLAB아이콘을클릭하거나 MATLAB command 창에서 ‘femlab’이라 타이핑하면 실행이 된다.

• 정의한 geometry의 차원이 2D이므로 버튼을 클릭한 후Multiphysics 페이지로 이동한다. Multiphsics 페이지는 여러 PDE가나열되어 사용자가 원하는 PDE를 적용하는 기능을 가지고 있다. 또다성분계의 모델에서 PDE를 적용하였을 때 적용한 식과 변수들이혼란의 소지가 있을 경우 사용자의 취향에 따라 Application mode name에서 식들의 이름을 정의할수 있고 Dependent variable에서변수들의 이름을 정의할수 있다.

• 왼쪽의 PDE 리스트에서 적용하고자하는 Incomprssible Navier-Stokes 선택한 후 왼쪽 화살표 버튼(>>)을 사용하여 적용한다. 기본값으로 Application mode name에 ns와 Dependent variable에 u, v, p라 정의 되어있다. 같은 방법으로 Heat transfer를 선택하여 추가하였고 식의 이름과 변수는 ht와 T라 정의 되어있다.

선택한 것들을 모두 확인한 후 OK 버튼을 누르면 Model Navigator가 닫히고 메인 화면이 생긴다.

2 )물리적 성질 입력과 격자(Grid) 생성

• PDE를 적용한 다음 모델의 전체적인 성질들을 적용하여야 한다. 이모델에서는 유체의 물리적인 성질들과 입구부근에서의 온도, 열교환기 표면에서의 온도, 입구부근에서 유체의 속도들을 Add/Edit Constants에 입력해야한다. FEMLAB에서 쓰이는 모두 단위는 SI단위를 사용하고 있다.

• FEMLAB의 상단 메뉴바에서 Option를 선택한 후 하위 메뉴로Add/Edit Constants를 선택하면 다음의 창이 열린다.

변수의 이름을 Name of constant에 기입하고 값을 Expression에 기입하면 된다. 변수값이 다른 변수의 함수일 때도 그 함수적 표현을 기입.

각각의 변수는 아래 표와 같이 기입하고 OK 버튼을 누른다.

FEMLAB은 기본적으로 격자(grid)가 미터단위이므로 사용

하기 쉽게 정의하고자하는 geometry에 맞도록 격자를 조정.

상단 메뉴바에서 Option을 선택한 후 하위 메뉴에서 Axes/Grids Settings를 선택한다. 창이 열리면 Axis 페이지로 이동하여 표현하고자 하는 geometry의사이즈에 맞게 좌표를 정하게 된다. 이때 Axis equal를 비활성을 하면 비대칭적으로도 표현 가능하다.

다음으로 Grid 페이지로 이동하여 Auto를 비활성화 시킨 후 사용자가 원하는 격자의 크기를 기입할 수 있다. 또 규칙적인 격자에 이외에 따로 추가하고 싶은 격자는 Extra X 와 Y에 기입하여 표현할 수 있다. 여기서는 X spacing 과 Y spacing에 각각 0.005를 기입하여 격자의 크기를 0.5 cm로하였다.

3 ) Geometry 생성

• 먼저 직사각형을 그려보자. 왼쪽의 그리기 도구모음을보면 여러 가지 모양의 geometry를 생성할 수 있는 아이콘들이 배열되어있다. 여기서 Draw Rectangle를 선택한후 마우스의 왼쪽 버튼을 사용하여 시작점을 (0,0)으로하여 (0.005, 0.04)까지 마우스 버튼을 누른 상대로 drag 하면 직사각형이 생성된다.

• 다음으로 직경이 0.005이고 중심이 (0, 0.015)인 원을 그리기 위해 옆의 도구모음에서 Draw Centered Ellipse를선택한다. 마찬가지로 원점을 (0,0.015)로 시작하여 원을 그린다. 여기서 주의 할 점은 마우스 오른쪽 버튼을

눌러 반경을 그려야한다.

• 격자의 크기가 0.005이므로 한번에 반경이 0.0025인 원을 그릴 수 없다. 따라서 반경이 0.0025인 그리기 위해원을 표현하기 위해 그린 원을 두 번 클릭하면 Object Properties창이 생긴다. 여기서 원하고자 하는 센터와 반경을 기입할 수 있다. 여기서 격자를 생성할 때 Extra X,와 Y를 각각 (-0.0025, 0.0025), (0.0125, 0.175)를 생성하면 한번에 반경 0.0025인 원을 그릴 수 있다.

•

• 마우스로 drag 하여 직사각형과 원을 모두 선택하자. 이

는 단축키 Ctrl-a를 이용하여 선택할 수도 있다.

• 직사각형에 원이 함몰된 것을 표현하기 위해 옆의 그리기 도구모음

에서 Difference를 선택한다.

4) 경계조건 적용

• 지금 까지 우리가 풀고자하는 문제의 geometry를 생성하였다. 이제 이geometry에 적용하고자하는 Incompressible Navier-Stokes식과 Heat transfer식에 대한 경계조건을 적용하고자한다.

• geometry의 경계는 총 7개이며 다음과 같이 정의되었다.

• 상단 메뉴바에서 Multiphysics를 선택하여 하위 메뉴에서 적용하고자는PDE인 Heat transfer를 선택한다.

• 다음으로 상단 메뉴바에서 Boundary를 선택한 후 하위메뉴인 Boundary setting를 선택하면 Boundary Setting이라는 새로운 창이 뜬다. 왼쪽에Domain selection에 경계들이 나열되어있고 여기서 경계를 선택할 수 있고또는 화면상에서 원하는 경계를 클릭하여 선택할 수도 있다. 선택이 된 경계는 붉게 변하게 된다.

• 경계 2번은 유체가 주입되는 부분이므로 T0를 입력하였다.

• 경계 6, 7번은 Heating tube이므로 둘다 경계조건으로T1를 입력하였다. ctrl키를 사용하여 6,7번 한번에 선택할 수 있다.

• 나머지의 경계는 insulation/symmetry를 적용하고 OK버튼를 누르면 된다.

• 다음으로 Incompressible Navier-Stokes식에 대한 경계조건들을적용해보자.

• 메뉴에서 Multiphysics를 선택하여 하위 메뉴에서 적용하고자하는Incompressible Navier-Stokes를 선택한다.

• Heat transfer의 경우와 동일한 방법으로 Boundary setting창을 띄운다.

• 경계 2번은 유체가 주입되는 부분으로 y방향으로 v0의 속도로 유체가 주입된다. 따라서 x velocity와 y velocity 칸에 0과 v0를 입력한다.

• Heating tube인 경계 6, 7번은 No-slip를 선택한다. 경계 4번은 유체가 나가는 출구로 상압조건인 1×105을 입력한다. 나머지 경계에 대해서는 Slip/symmetry로 적용하자.

• 이상으로 두 PDE에 대한 경계조건을 모두 적용하였다.

5) subdomain의 정의

• 적용한 두 지배방정식의 계수들은 서로 상호관계를 가지고 있음으로 subdomain 모드에서 이를 적용해보자.

• 먼저 Incompressible Navier-Stokes식에 대해 생각해보자.

• 상단 메뉴바에서 Subdomain를 선택하고 하위 메뉴로Subdomain setting를 클릭하면 아래의 창이 열린다. 왼쪽에는 subdomain의 번호와 오른쪽에는 PDE의 계수들이 나열되어있다. 이번의 경우는 subdomain이 하나이므로 1만 나열되어있다. 여기서도 메인화면에서 사용자가직접 마우스로 선택할 수도 있다.

•

• 유체가 주입되는 방향은 y축 방향만이고 온도(T)는 Heat transfer 식과 서로 상호관계에 있는 것을 상기하자.

• 초기값을 Subdomain Settings에서 init 페이지로 이동하여 초기값을 기입한다. 옳은 초기값 기입은 해의 수렴을일으켜 해를 구할 수 있다. 여기서는 y 방향의 속도성분

을 v0라 하였다.

• 다음으로 Heat transfer의 경우에 대해 Subdomain를 고려해보자.

• Incompressible Navier-Stokes경우와 마찬가지Subdomain setting 창을 열고 아래와 같이 입력한다. Tx

와 Ty 는 각 방향의 온도구배를 나타내는 것이다.

Heat transfer와 동일하게 초기값을 입력할 수 있다. 주입되는 유체의온도는 T0라 입력하였다

6) Mesh 생성

FEMLAB은 유한 요소법(finite element methode)에 기초하여 해를 구하기 때문에geometry를 작은 mesh로 나눠야한다. Mesh 버튼을 눌러 기본적인 mesh를 생성시킬수 있다. 그리고 Solve 버튼을 누르면 작동적으로 기본적인 mesh를 생성하여 해를구한다.

상단의 도구 모음에서 Initial Mesh 버튼 또는 Mesh Mode 버튼을 클릭하게 되면 기본적인 mesh가 생성된다. 여기서 더 작은 mesh를 생성하기 위해서는 손쉬운 방법으로 Refine Mesh버튼을 누르면 더 작은 mesh가 생성된다. 아래그림에 왼쪽은 기본적인 mesh를 생성한 것이고 왼쪽은 더 작은 mesh를 생성한 그림이다.

• 만약 사용자가 원하는 부분에 대해 다른 mesh상태를 원하면 메뉴바에서 Mesh Parameter를 선택하여 원하는 경계를 입력하고 mesh의크기를 입력하여 mesh를 생성할 수 있다.

• 그리고 메뉴에서 Solover Parameters를 선택하여 사용자가 원하는형태의 해를 얻을 수 있다. 그 예로 time-dependent를 선택하고 출력시간을 입력하면 입력한 시간동안 정의한 시스템안에서의 해의 거동을 볼 수 있다. 이는 다른 동영상 파일로 출력 가능하다.

7) 해 구하기

위 과정들을 모두 수행한 사용자들은 상단의 도구모음에서 Solve Problem 버튼을 클릭함으로써 손쉽게 해를 구할 수 있다.

운영체제 Windows 2000에서 CPU 1.5-GHz Pentium 4를 가진 컴퓨터에서 Solve Problem 버튼을 누르면 이 문제의 경우 약 19초후해를 얻는다.

8) 시각화 모드 (Post mode)

• Post 모드에서 추가적으로 plot 타입을 추가할 수 있고 다른 형태의plot를 얻을 수 있다. 원하는 변수의 해와 다양한 좌표의 시각화는다른 소프트웨어와 비교하였을 때 유용하다. 많이 쓰이는 표현은postprocessing variables로서 정의 되어있다.

• 상단 도구 모음에서 Plot Parameters 버튼을 누르면 메인화면에 Plot Parameters 창이 열린다.

• General 페이지에서 Plot type를 결정할 수있다. 두 가지 이상의 변수에 대하여 표시할 때는 Plot type에서 두가지 이상를 체크하고 각각의 페이지에서 그 변수를 정의하면 된다. 이 경우 Surface 와Arrow 두 type를 체크하였고 Arrow 페이지에서 x velocity(u)와 y velocity(v)를 선택하였다. 그리고 X spacing 과 Y spacing 에 각각10과 15를 입력하였다. 화살표의 스타일과 색도 선택할 수 있다.

9) Advanced Postprocessing

• FEMLAB은 geometry의 단면에 대해서도 쉽게 해를 도식화할 수 있다. 이는 옆의 도구 모음에서 Draw Line for Cross-Section Line Plot 버튼을 눌러 수행할 수 있다. 그 예로 (0, 0.02)와 (0, 0.025)에서의 단면에서 온도 profile를 구해보자.

• 옆의 도구모음에서 Draw Line for Cross-Section Line 버튼을 누른후 (0, 0.02)에서 수평으로 선을 긋으면 figure 창이 열린다. MATLAB 명령창에서 ‘hold on’이라 타이밍한 후 (0, 0.025)에서 수평을 긋자. FEMLAB은 MATLAB의 명령어를 기본적으로 적용된다.

• 이러한 작업은 메뉴에서 Cross-section parameter메뉴에서도 가능하다.

• General 페이지에서 Line를 체크하고 시작점의 좌표와 끝점의 좌표를 입력하고 Apply 버튼을 누르면 Figure 창이 열린다.

10) 출구부분에서의 평균온도 구하기

• 평균 출구온도를 알기 위해서는 시스템 출구부분에서 유체의 온도와속도는 지점마다 다르므로 산술평균 개념을 도입하면 된다. 분자를얻기위해 Post 메뉴의 하위 메뉴로 Boundary intergration를 클릭 후출구인 경계 4번을 선택하고 Expression 칸에 T*v라 입력하자.

• Export result to workpace 에 체크한 후 Apply를 누르면 MATLAB 작업창에 ans로 입력되어진다. 따라서 MATLAB prompt에서 Itv = ans라고 타이핑하면 그 값이 Itv라는 방에 입력이 된다.

• 분모를 구하기 위해 같은 창에서 Exprssion 칸에 v라 입력하고Apply를 누르면 계산되어 진다. 다음과 같이 MATLAB 상에서 쓰면Iv = ans Tmean = Itv/Iv

• 출구의 평균온도 293.8 K 라는 값을 얻을 수 있다. 공급된 유체의 온도보다 0.8 K 상승한 것을 알 수 있다.

FEMLAB Model M-file% FEMLAB Model M-file

flclear fem

% FEMLAB Version

clear vrsn;

vrsn.name='FEMLAB 2.3';

vrsn.major=0;

vrsn.build=153;

fem.version=vrsn;

% Recorded command sequence

% New geometry 1

fem.sdim={'x','y'};

% Geometry

clear s c p

p=[0 0 0 0 0.0025000000000000001 0.0025000000000000001 ...

0.0025000000000000001 0.0050000000000000001 0.0050000000000000001;0 ...

0.012499999999999995 0.017499999999999995 0.040000000000000001 ...

0.012499999999999995 0.014999999999999996 0.017499999999999995 0 ...

0.040000000000000001];

rb={[1 2 3 4 6 8 9],[1 1 3 4 8;2 8 4 9 9],[2 3;5 7;6 6],zeros(4,0)};

wt={zeros(1,0),ones(2,5),[1 1;0.70710678118654746 0.70710678118654746;1 1], ...

zeros(4,0)};

lr={[NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN],[0 1 0 0 1;1 0 1 1 0],[0 1;1 0],zeros(2, ...

0)};

CO1=solid2(p,rb,wt,lr);

objs={CO1};

names={'CO1'};

s.objs=objs;

s.name=names;

objs={};

names={};

c.objs=objs;

c.name=names;

objs={};

names={};

p.objs=objs;

p.name=names;

drawstruct=struct('s',s,'c',c,'p',p);

fem.draw=drawstruct;

fem.geom=geomcsg(fem);

clear appl

% Application mode 1

appl{1}.mode=flpdens2d('dim',{'u','v','p'},'sdim',{'x','y'},'submode','std', ...

'tdiff','on');

appl{1}.name='ns';

appl{1}.dim={'u','v','p'};

appl{1}.border='off';

appl{1}.var={};

appl{1}.form='general';

appl{1}.elemdefault='Lagp2p1';

appl{1}.assign={'Fx';'Fx_ns';'Fy';'Fy_ns';'Kx';'Kx_ns';'Ky';'Ky_ns';'U'; ...

'U_ns';'V';'V_ns';'beta_x_uv';'beta_x_uv_ns';'beta_y_uv';'beta_y_uv_ns'; ...

'cBeta_uv';'cBeta_uv_ns';'eta';'eta_ns';'rho';'rho_ns';'wequ_u';'wequ_u_ns'; ...

'wequ_v';'wequ_v_ns'};

appl{1}.shape={'shlag(2,''u'')','shlag(2,''v'')','shlag(1,''p'')'};

appl{1}.sshape=2;

appl{1}.equ.rho={'1'};

appl{1}.equ.eta={'1'};

appl{1}.equ.Fx={'0'};

appl{1}.equ.Fy={'0'};

appl{1}.equ.sdon={0};

appl{1}.equ.sdtype={'sdlowre'};

appl{1}.equ.delta={'0.25'};

appl{1}.equ.gporder={{4;4;2}};

appl{1}.equ.cporder={{2;2;1}};

appl{1}.equ.shape={1:3};

appl{1}.equ.init={{{'0'};{'0'};{'0'}}};

appl{1}.equ.usage={1};

appl{1}.equ.ind=1;

appl{1}.bnd.u={'0'};

appl{1}.bnd.v={'0'};

appl{1}.bnd.p={'0'};

appl{1}.bnd.type={'noslip'};

appl{1}.bnd.gporder={{0;0;0}};

appl{1}.bnd.cporder={{0;0;0}};

appl{1}.bnd.shape={0};

appl{1}.bnd.ind=ones(1,7);

% Application mode 2

appl{2}.mode=flpdeht2d('dim',{'T'},'sdim',{'x','y'},'submode','std','tdiff', ...

'on');

appl{2}.name='ht';

appl{2}.dim={'T'};

appl{2}.border='off';

appl{2}.var={};

appl{2}.form='coefficient';

appl{2}.elemdefault='Lag2';

appl{2}.assign={'C';'C_ht';'Const';'Const_ht';'Ctrans';'Ctrans_ht';'Q'; ...

'Q_ht';'Tamb';'Tamb_ht';'Tambtrans';'Tambtrans_ht';'Text';'Text_ht';'Tinf'; ...

'Tinf_ht';'flux';'flux_ht';'flux_x';'flux_x_ht';'flux_y';'flux_y_ht'; ...

'gradT';'gradT_ht';'gradTx';'gradTx_ht';'gradTy';'gradTy_ht';'h';'h_ht'; ...

'htrans';'htrans_ht';'n_flux';'n_flux_ht';'q';'q_ht';'rho';'rho_ht'};

appl{2}.shape={'shlag(2,''T'')'};

appl{2}.sshape=2;

appl{2}.equ.rho={'1'};

appl{2}.equ.C={'1'};

appl{2}.equ.k={{{'1'}}};

appl{2}.equ.Q={'1'};

appl{2}.equ.htrans={'0'};

appl{2}.equ.Text={'0'};

appl{2}.equ.Ctrans={'0'};

appl{2}.equ.Tambtrans={'0'};

appl{2}.equ.gporder={{4}};

appl{2}.equ.cporder={{2}};

appl{2}.equ.shape={1};

appl{2}.equ.init={{{'0'}}};

appl{2}.equ.usage={1};

appl{2}.equ.ind=1;

appl{2}.bnd.q={'0'};

appl{2}.bnd.h={'0'};

appl{2}.bnd.Tinf={'0'};

appl{2}.bnd.Const={'0'};

appl{2}.bnd.Tamb={'0'};

appl{2}.bnd.T={'0'};

appl{2}.bnd.type={'T'};

appl{2}.bnd.gporder={{0}};

appl{2}.bnd.cporder={{0}};

appl{2}.bnd.shape={0};

appl{2}.bnd.ind=ones(1,7);

fem.appl=appl;

% Initialize mesh

fem.mesh=meshinit(fem,...

'Out', {'mesh'},...

'jiggle', 'mean',...

'Hcurve', 0.29999999999999999,...

'Hgrad', 1.3,...

'Hpnt', {10,[]});

% Differentiation rules

fem.rules={};

% Problem form

fem.outform='general';

% Differentiation simplification

fem.simplify='on';

% Boundary conditions

clear bnd

bnd.u={'0','0','0','0'};

bnd.v={'0','v0','0','0'};

bnd.p={'0','0','0','0'};

bnd.type={'slip','uv','out','noslip'};

bnd.gporder={{0;0;0},{0;0;0},{0;0;0},{0;0;0}};

bnd.cporder={{0;0;0},{0;0;0},{0;0;0},{0;0;0}};

bnd.shape={0,0,0,0};

bnd.ind=[1 2 1 3 1 4 4];

fem.appl{1}.bnd=bnd;

% Boundary conditions

clear bnd

bnd.q={'0','0','0'};

bnd.h={'0','0','0'};

bnd.Tinf={'0','0','0'};

bnd.Const={'0','0','0'};

bnd.Tamb={'0','0','0'};

bnd.T={'0','T0','T1'};

bnd.type={'q0','T','T'};

bnd.gporder={{0},{0},{0}};

bnd.cporder={{0},{0},{0}};

bnd.shape={0,0,0};

bnd.ind=[1 2 1 1 1 3 3];

fem.appl{2}.bnd=bnd;

% PDE coefficients

clear equ

equ.rho={'rho0'};

equ.eta={'mu'};

equ.Fx={'0'};

equ.Fy={'alpha0*g0*rho0*(T-T0)'};

equ.sdon={0};

equ.sdtype={'sdlowre'};

equ.delta={'0.25'};

equ.gporder={{4;4;2}};

equ.cporder={{2;2;1}};

equ.shape={1:3};

equ.init={{{'0'};{'v0'};{'0'}}};

equ.usage={1};

equ.ind=1;

fem.appl{1}.equ=equ;

% PDE coefficients

clear equ

equ.rho={'rho0'};

equ.C={'cp'};

equ.k={{{'kc'}}};

equ.Q={'-cp*rho0*(Tx*u+Ty*v)'};

equ.htrans={'0'};

equ.Text={'0'};

equ.Ctrans={'0'};

equ.Tambtrans={'0'};

equ.gporder={{4}};

equ.cporder={{2}};

equ.shape={1};

equ.init={{{'T0'}}};

equ.usage={1};

equ.ind=1;

fem.appl{2}.equ=equ;

% Internal borders

fem.appl{1}.border='off';

% Internal borders

fem.appl{2}.border='off';

% Shape functions

fem.appl{1}.shape={'shlag(2,''u'')','shlag(2,''v'')','shlag(1,''p'')'};

% Shape functions

fem.appl{2}.shape={'shlag(2,''T'')'};

% Geometry element order

fem.appl{1}.sshape=2;

% Geometry element order

fem.appl{2}.sshape=2;

% Define constants

fem.const={...

'rho0', 1000,...

'mu', 0.001,...

'cp', 4200,...

'kc', 0.59999999999999998,...

'alpha0', 0.00018000000000000001,...

'g0', 9.8000000000000007,...

'v0', 0.0050000000000000001,...

'T0', 293,...

'T1', 303};

% Multiphysics

fem=multiphysics(fem);

% Extend the mesh

fem.xmesh=meshextend(fem,'context','local','cplbndeq','on','cplbndsh','on');

% Evaluate initial condition

init=asseminit(fem,...

'context','local',...

'init', fem.xmesh.eleminit);

% Solve nonlinear problem

fem.sol=femnlin(fem,...

'out', 'sol',...

'stop', 'on',...

'init', init,...

'report', 'on',...

'context','local',...

'sd', 'off',...

'nullfun','flnullorth',...

'blocksize',5000,...

'solcomp',{'T','p','u','v'},...

'linsolver','matlab',...

'bsteps', 0,...

'ntol', 9.9999999999999995e-007,...

'hnlin', 'off',...

'jacobian','equ',...

'maxiter',25,...

'method', 'eliminate',...

'uscale', 'auto');

• % Save current fem structure for restart purposes

• fem0=fem;

• % Plot solution

• postplot(fem,...

• 'geomnum',1,...

• 'context','local',...

• 'tridata',{'T','cont','internal'},...

• 'trifacestyle','interp',...

• 'triedgestyle','none',...

• 'trimap', 'jet',...

• 'trimaxmin','off',...

• 'tribar', 'on',...

• 'geom', 'on',...

• 'geomcol','bginv',...

• 'refine', 3,...

• 'contorder',2,...

• 'phase', 0,...

• 'title', 'Surface: temperature (T) ',...

• 'renderer','zbuffer',...

• 'solnum', 1,...

• 'axisvisible','on')